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本文首先通过探究氨基硅烷化二氧化硅(Si02-APTES)纳米粒合成条件,合成了表面电荷不同的SiO2-APTES纳米粒,并最终采用了表面电位为-16mv的Si02-APTES纳米粒用于多层纳米粒粗糙表面的构建以降低支架对肿瘤细胞的非特异性吸附。在硅烷化载玻片上,以化学交联法分别固载了聚丙烯酸(PAA)、SiO2-APTES、PAA、SiO2-APTES、PAA、和 SiO2-APTES,即支架结构为:基片-PAA-SiO2-APTES-PAA-SiO2-APTES-PAA-SiO2-APTES,从而获得了三层纳米粒组装的纳米尺度支架。根据本课题组前期研究,为实现多层纳米粒粗糙表面的有效构建,对于PAA的分子量,我们设计了 2种组合序列,按上述顺序分别为序列1“100000,50000,8000”和序列2“50000,8000,5000”,构建了两种体系的多层纳米粒支架。通过紫外分光光度计、扫描电镜以及原子力显微镜进行表征,发现序列2的PAA化学交联的多层纳米粒支架(为了方便表达,简称为化学交联支架)在纳米粒固载量和粗糙度上均优于序列1。它具有明显粗糙不平的纳米级别的层状结构,该结构区域粗糙度可高达50.9nm。同时,以序列2的PAA在不活化的情况下,直接构建三层纳米粒粗糙表面(即静电吸附组装的三层纳米粒支架,为了方便表达,简称为静电组装支架),以此作为对照。发现纳米粒固载量及粗糙度均低于化学交联组装的多层纳米粒粗糙表面,由此可见,一个高度粗糙的纳米表面被成功优化和构建。在化学交联支架上再先后化学连接PAA(M=2000)和A549细胞的核酸适配体,使支架具备特异性捕获A549细胞的能力。当支架的纳米粒层数增加,表面粗糙度逐渐增加,细胞捕获能力也随之增强。与单层支架比较,两层支架的细胞捕获量是单层的1.4倍,三层则是2.6倍。在低细胞密度(2070/ml in 5ml)时,也能实现高效捕获(8000,77%),甚至在极低的细胞密度(46 in 5ml)时,捕获效率也能高达71%(平均33个)。然而,静电组装支架对A549细胞的捕获性能则表现出明显差异。首先,组装纳米粒层数的增加对细胞捕获量的增加没有显著贡献。在极高细胞密度(15万/ml in 3ml)下,单层、两层和三层支架的捕获量分别为2080,1920和3040。在如此高的细胞密度下,三层静电组装支架也仅仅达到均值为3040的捕获量,甚至远远低于在低细胞密度(2070/ml in 5ml)下的化学交联支架的捕获量(均值8000)。由此表明,本文优化后构建的多层纳米粗糙表面能够实现对CTCs(循环肿瘤细胞)的高效捕获。在前述基片研究工作的基础上,同样通过PAA化学交联反应在内径为1mm玻璃毛细管内固载三层二氧化硅纳米粒支架。研究表明,在静置状态下进行细胞捕获,无论在低密度还是高密度细胞悬液中,空白毛细管均表现为极强的吸附,其吸附均在72%以上。在循环流动体系中进行细胞捕获,发现在54ml/min的高流速下,经过适体修饰的三层纳米粒支架毛细管较未修饰适体的能够多捕获28600个细胞,在与平板相同表面积下,适体修饰的单层,两层,三层毛细管捕获的细胞数分别为8861,10512,18586,而平板上仅能捕获3661,5247,9760;此外在低密度细胞悬液(50/ml)中,三层纳米粒支架毛细管捕获效率仍可达80%,扣除空白管捕获的细胞则为50%。在毛细管构建的多层纳米粒粗糙表面能表现出如此优秀的捕获性能,应该是由两个因素决定的。第一,支架的纳米结构和高粗糙度;第二,毛细管的大比表面积和小的管径。总之,本文构建了一个高度粗糙的纳米级别表面,实现了对CTCs高效捕获,将该体系与体内捕获相结合将有望实现临床上对CTCs的高灵敏检测。